(57)【要約】【課題】  初期掘進坑道などの比較的小断面の坑道からズリを効率的に排出する、ズリ排出システムおよびズリ排出方法を提供すること。【解決手段】  本発明のズリ排出システムは、先進導坑１０の内部からズリを排出し、コンベアローダに牽引され、ズリを排出するための搬送ラインを形成する短尺ベルトコンベア列２８と、載置ベルトコンベア４４を載置し、載置ベルトコンベア４４を送出するためのコンベア送出部材４２を備えた最後尾ベルトコンベア３６とを含み、短尺ベルトコンベア列２８は、コンベアローダの移動に伴って載置ベルトコンベア４４を連動させて、搬送ラインをコンベアローダの移動に伴い延長させている。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
坑道の内部からズリを排出するズリ排出システムであって、
コンベアローダに牽引されるベルトコンベアと、
載置ベルトコンベアを載置し、前記載置ベルトコンベアを送出するためのコンベア送出部材を備えたベルトコンベアと、
前記コンベアローダの移動に伴って前記載置ベルトコンベアを連動させるベルトコンベア列と
から形成される搬送ラインを含む、ズリ排出システム。
【請求項２】
前記ベルトコンベア列を前記坑道に沿った移動路に沿って移動させるように複数の前記ベルトコンベアを連結する支保部材を備える、請求項１に記載のズリ排出システム。
【請求項３】
前記坑道は、ＴＢＭにより掘削された先進導坑であり、前記コンベアローダは、前記ＴＢＭの前進と共に前進し、前記ＴＢＭによるズリを前記コンベアローダに牽引されるベルトコンベアに落下させる連続ベルトコンベアを備える、請求項１に記載のズリ排出システム。
【請求項４】
坑道の内部からズリを排出するズリ排出方法であって、
コンベアローダにより牽引されるベルトコンベアに、コンベア送出部材を備えたベルトコンベアから載置ベルトコンベアを支保部材に係合してベルトコンベア列を形成する工程と、
前記コンベアローダの移動に連動して前記載置ベルトコンベアを移動させ、前記ベルトコンベア列による搬送ラインを延長する工程とを含む、ズリ排出方法。
【請求項５】
前記ベルトコンベア列を形成する工程は、前記載置ベルトコンベアの前部の上側に前記ベルトコンベア列を構成するベルトコンベアの後部が空間的に重畳するように支持する工程を含む、請求項４に記載のズリ排出方法。
【請求項６】
前記コンベア送出部材の上に次に前記ベルトコンベア列を延長するための載置ベルトコンベアを配置する工程を含む、請求項４または５に記載のズリ排出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＴＢＭ工法など先進導坑などを使用するトンネル掘削技術に関し、より詳細には、初期掘進坑道などの比較的小断面の坑道からズリを効率的に排出する、ズリ排出システムおよびズリ排出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＢＭ(Tunnel Boring Machine)工法は、カッターヘッドを岩盤に押し付け、カッターヘッドで岩盤を圧砕しながら掘削し、ズリを後方へ排出しながら掘進する工法であり、岩盤と土質とが複合した地層を掘削するに適しているので、近年では、導坑先進掘削に多用される工法である。しかしながら、ＴＢＭ工法により掘削されるトンネルの径は、多くの場合、３ｍ〜４ｍと比較的小断面であり、シールド工法やＮＡＴＭ工法で掘削されるトンネル径よりも小さく、このため、坑内における作業空間が比較的制限されてしまうという問題がある。
【０００３】
また、ＴＢＭ工法では、掘削された岩盤を、比較的小断面の坑道から後方に排出しつつ掘進を行うので、カッターヘッドを備えたＴＢＭの直後から限られた作業空間を利用してズリを排出させる必要がある。この場合、スクリューコンベアなど切羽に隣接して配置された排出装置により後方に排出されたズリを、ホイルローダなどを使用してズリをダンプトラックに積み込んでトンネル坑外に搬出する方法や、長尺のベルトコンベアを用いてＴＢＭ発進基地までズリを運搬し、例えばＮＡＴＭ工法によりすでに拡径されているＴＢＭ発進基地でダンプトラックへと積み込んで坑外に搬出する方法が用いられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、ＴＢＭ工法により掘削される坑道は、比較的掘削断面積が小さく、ダンプトラックやホイルローダといった重機の出入りや旋回などが著しく制限され、作業空間の確保および安全性の面から適切ではない。また、トンネル切羽の直後から延伸可能な長尺ベルトコンベアを用いてズリを排出すれば、掘削断面に左右されずに排出機材を配置することができる。しかしながら、ＴＢＭ工法により掘削されるトンネルは比較的短距離なので、他の工事と共用できない長尺ベルトコンベアを都度製造するのでは、資材消費効率や施工コストの点で必ずしも満足できるものではなく、また長尺ベルトコンベアの余剰分は、大断面積のトンネルにおいても無駄なスペースを消費してしまう。
【０００５】
ＴＢＭ工法といった比較的小断面の坑道からズリなどのズリを排出する技術については、例えば、特開２００２−１２９８８８号公報（特許文献１）および特開２００３−２２７２９４号公報（特許文献２）に開示されている。特許文献１では、ＴＢＭ内にベルトコンベアを設けてＴＢＭ外部にズリを搬出する点については開示するものの、坑道の内部に蓄積されたズリをどのようにして効率よく排出させるか、については何ら開示するものではない。また、特許文献２では、異形断面掘削のためのＴＢＭにおけるズリ出し装置が開示されており、ズリ排出用の第１のベルトコンベアと、第１のベルトコンベアにより集められたズリを水平に搬出する第２のベルトコンベアとを備え、面板外で発生するズリを効率よく排出することができるズリ出し装置が開示されているものの、ＴＢＭの掘進の進行に伴ってベルトコンベアによるズリの坑道外への搬出については、何ら開示するものではない。
【特許文献１】特開２００２−１２９８８８号公報
【特許文献２】特開２００３−２２７２９４号公報
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、ＴＢＭ工法により排出されるズリを、ＴＢＭ発進基地といったホイルローダやダンプトラックが作業可能な大面積坑道にまで効率的に搬送することを可能とする初期掘進用ズリ排出システムおよびズリ排出方法に関する。すなわち、本発明では、先進導坑といった比較的小断面積の坑道内に重機を導入したり長尺ベルトコンベアを構築したりするのではなく、ＴＢＭの前進に対応して汎用の短尺ベルトコンベアを、大断面積坑道の排出位置において上下に互いに重合するように配置する。支持部材には、短尺ベルトコンベアの前部に係合して支持部材の移動に伴い短尺ベルトコンベアを牽引する牽引ビームが形成されている。牽引ビームは、短尺ベルトコンベアの前部を牽引して、短尺ベルトコンベアから構成される短尺ベルトコンベア列を形成し、ＴＢＭの前進に応じて短尺ベルトコンベア列が延長される。また、最後尾ベルトコンベアには、コンベア送出部材が配設されていて、次に延設するベルトコンベアが移動可能に載置されている。載置ベルトコンベアは、前段の短尺ベルトコンベアがＴＢＭの前進に伴って移動するにつれて最後尾ベルトコンベア上から引出され、最後尾ベルトコンベアの運搬ベルト上にズリを落下させる。落下したズリは、最後尾ベルトコンベア上に落下し、最後尾ベルトコンベアからＮＡＴＭ工法などにより拡径された坑道に堆積される。堆積されたズリは、ホイルローダなどを使用してダンプトラックに積載され、坑外へと搬出される。
【０００７】
すなわち、本発明によれば、
坑道の内部からズリを排出するズリ排出システムであって、
コンベアローダに牽引されるベルトコンベアと、
載置ベルトコンベアを載置し、前記載置ベルトコンベアを送出するためのコンベア送出部材を備えたベルトコンベアと、
前記コンベアローダの移動に伴って前記載置ベルトコンベアを連動させるベルトコンベア列と
から形成される搬送ラインを含む、ズリ排出システムが提供される。
【０００８】
本発明の請求項２の発明によれば、前記ベルトコンベア列を前記坑道に沿った移動路に沿って移動させるように複数の前記ベルトコンベアを連結する支保部材を備える、ズリ排出システムが提供される。
【０００９】
本発明の請求項３の発明によれば、前記坑道は、ＴＢＭにより掘削された先進導坑であり、前記コンベアローダは、前記ＴＢＭの前進と共に前進し、前記ＴＢＭによるズリを前記コンベアローダに牽引されるベルトコンベアに落下させる連続ベルトコンベアを備える、ズリ排出システムが提供される。
【００１０】
本発明の請求項４の発明によれば、坑道の内部からズリを排出するズリ排出方法であって、
コンベアローダにより牽引されるベルトコンベアに、コンベア送出部材を備えたベルトコンベアから載置ベルトコンベアを支保部材に係合してベルトコンベア列を形成する工程と、
前記コンベアローダの移動に連動して前記載置ベルトコンベアを移動させ、前記ベルトコンベア列による搬送ラインを延長する工程とを含む、ズリ排出方法が提供される。
【００１１】
本発明の請求項５の発明によれば、前記ベルトコンベア列を形成する工程は、前記載置ベルトコンベアの前部の上側に前記ベルトコンベア列を構成するベルトコンベアの後部が空間的に重畳するように支持する工程を含む、ズリ排出方法が提供される。
【００１２】
本発明の請求項６の発明によれば、前記コンベア送出部材の上に次に前記ベルトコンベア列を延長するための載置ベルトコンベアを配置する工程を含むズリ排出方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、比較的小断面の掘進坑道から作業効率良く、かつコスト効率よくズリを排出することを可能とする初期ズリ排出システムおよび初期ズリ排出方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、ＴＢＭ工法などにより構築される先進導坑の切羽付近の断面を示す。先進導坑１０は、概ね３〜４ｍの掘削断面を有しており、その切羽付近では、図１（ａ）に示すように、無限軌道駆動、タイヤなどの移動機構を備える車両１２により移動されるコンベアローダ１４が短尺ベルトコンベア列を先導しており、コンベアローダ１４は、レールまたは支保工などに必要な資材を搭載している。コンベアロータ１４は、連続ベルトコンベア１６を搭載しており、連続ベルトコンベア１６は、カッターヘッドにより掘削されたズリを後方へと搬出する。また、コンベアローダ１４は、レール１８上を移動可能に載置されていて、ＴＢＭの前進に伴い車両１２の移動に伴って移動して行き、ズリの排出を行っている。図１（ｂ）は、コンベアローダ１４の後部における連続ベルトコンベア１６の最後部と、最前部に配置される短尺ベルトコンベア２０の最前部との配置を示した図である。本発明では、ズリとは、掘削された岩盤および掘削された土質層のいずれか一方または両方を含む地山破砕物であって、掘進の進行に伴って坑道外に排出される排出物のことを意味する。
【００１５】
コンベアローダ１４の最後部には、連続ベルトコンベア１６を駆動するための駆動装置２２が設けられており、連続ベルトコンベア１６に空間的に上下して重合する配置で、短尺ベルトコンベア２０の最前部が配設されている。短尺ベルトコンベア２０の前部は、コンベアローダ１４の後部に連結され、さらに短尺ベルトコンベア２０の後部と、後続する短尺ベルトコンベア２４の前部とが空間的に上下に重合する配置で支保部材２６に係合されている。連続ベルトコンベア１６は、隣接した短尺ベルトコンベア上にズリを落下させていると共に、コンベアローダ１４の移動に伴って、短尺ベルトコンベア２４から開始する短尺ベルトコンベア列２８の連れ動きを可能としている。
【００１６】
図２は、本発明に使用する支保部材２６を示した正面図である。支保部材２６は、支保柱２６ａと、レール１８に沿って延びたフレーム２６ｂと、支保柱２６ａを補強する補強部材（図示せず）とを備えている。フレーム２６ｂには、車輪２６ｃが取り付けられていて、車輪２６ｃは、支保部材２６をレール１８上に可動に載置している。フレーム２６ｂは、レール１８の幅方向に延びた上部牽引ビーム２６ｄおよび下部牽引ビーム２６ｅといった牽引部材により連結されている。図２には、短尺ベルトコンベア２０と２４とが破線で示されていて、それぞれ紙面垂直方向に延長されている。各牽引ビーム２６ｄ、２６ｅは、横ぶれ防止部材２６ｆを備えており、横ぶれ防止部材２６ｆは、それぞれ短尺ベルトコンベアが振動などにより落下しないようにＬアングルなどを使用して形成され、各牽引ビーム２６ｅ、２６ｄに溶接などにより固定されている。
【００１７】
図３は、コンベアローダ１４と最後尾ベルトコンベア（図示せず）との間に延びた短尺ベルトコンベア列２８の実施の形態を示した図である。図２（ａ）が坑道の断面図であり、図（ｂ）が坑道の側面図を示す。図３（ａ）に示すように、先進導坑１０の内部では、短尺ベルトコンベアが連なって形成された短尺ベルトコンベア列２８は、坑道の脇に配置されている。短尺ベルトコンベア列２８は、支保部材２６により連結され、その領域では、作業者３０が床面３２に立って、余裕をもって作業を行うことができる空間が確保されている。なお、本発明では、短尺ベルトコンベア列２８は、載置ベルトコンベア４４をコンベアローダ１４の前進に対応して移動させることができる限り、レールに沿った移動を可能にする程度にフレキシビリティをもって連結された複数のベルトコンベアを含む列を意味する。
【００１８】
図３（ｂ）は、短尺ベルトコンベア列２８の実施の形態を示す。短尺ベルトコンベア列２８に含まれる短尺ベルトコンベア３４の前部は、その下側にコンベアフレームなどで形成された突出部３４ａを備えており、突出部が、支保部材２６の下部牽引ビーム２６ｅに係合して短尺ベルトコンベア３４を牽引する。また、短尺ベルトコンベアの後部は、同様にコンベアフレームに形成された突出部３４ｂを備えており、他の支保部材の上部牽引ビームに係合する。本発明では、突出部３４ｂは、短尺ベルトコンベアとは別に製造することもできるが、本発明では、短尺ベルトコンベア３４を駆動するための駆動モータを収容する突出部、または端部ローラを収容する突出部のいずれかを使用することが好ましい。
【００１９】
図４は、本発明の短尺ベルトコンベア列２８の最後尾の構成を示した図である。最後尾ベルトコンベア３６は、支持構造体３８により後部が保持されていて、最後尾からズリ４０を落下させている。最後尾ベルトコンベア３６のコンベアフレームの上部には、コンベア送出部材４２が、搬送ベルトの運動を妨げない位置で左右両端に、溶接またはボルト止めなどにより取付けられている。コンベア送出部材４２は、本発明では、レールの端材や、鋼板などを用いてＬアングルなどとして形成することができるが、ローラおよび横ずれ規制アングルを備えた着脱自在なモジュールとして最後尾ベルトコンベアに必要に応じて装着することもできる。また、コンベア送出部材４２の上には、載置ベルトコンベア４４が送り出し自在に載置されている。本発明では、載置ベルトコンベア４４の運動を容易にするため、コンベア送部材４２に回転ローラを設けて載置ベルトコンベア４４を配置することもできるし、鋼板から簡易的に形成する場合には、潤滑油またはグリースなどの潤滑成分をコンベア送出部材４２の当接部に塗布することもできる。
【００２０】
載置ベルトコンベア４４の前部４４ａは、支保部材２６の下側牽引ビーム２６ｅに係合しており、支保部材２６がＴＢＭの掘進に伴って前進するにつれて支保部材２６と共に紙面左手側へと移動する。それに伴って、載置ベルトコンベア４４がコンベア送出部材４２の上側で移動して行き、ズリの搬送ラインを延長する。載置ベルトコンベア４４の後部４４ｂが、コンベア送出部材４２の所定の位置まで移動すると、新たな載置ベルトコンベアと、直前まで載置ベルトコンベアであった短尺ベルトコンベア４６とを牽引可能に配置する。
【００２１】
図５は、短尺ベルトコンベア４６と載置ベルトコンベア４４とを牽引可能に配置する実施の形態を示した図である。載置ベルトコンベア４４は、多くの場合、先進坑道の坑口４８の直後に敷設される。このため、坑口４８に予めクレーン５０を設置しておき、短尺ベルトコンベア４６の後部をクレーン５０で吊り上げ、レール１８との間に支保部材２６を挿入して、短尺ベルトコンベア４６の後部を支保部材２６の上部牽引ビーム２６ｄに係合させる。また、別のクレーン５２を使用して、載置ベルトコンベア４４の前部４４ａを支保部材２６の上部牽引ビーム２６ｄに係合させながらコンベア送出部材４２上に載置する。
【００２２】
その後、コンベアローダ１４が前進すると載置ベルトコンベア４４が送り出され、連続的に搬送ラインが延長される。上述した方法によりＴＢＭの掘進の進行に伴い短尺ベルトコンベアによる搬送ラインがスムーズに延長でき、またそのために用いられる大がかりな部材または装置が必要とされず、低コスト、かつ効率的に先進導坑などの比較的小断面の坑道から排出されるズリを排出することができる。
【００２３】
これまで、本発明を図面に示した実施の形態をもって説明して来たが、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明のＴＢＭ工法による先進導坑からのズリ排出にばかりではなく、重機によるズリの直接搬出が困難な比較的小断面の坑道からズリを排出するためにも使用することができる。さらに、本発明において開示した実施の形態以外にも、当業者の技術常識により想到される別の実施の形態、部材の変更、および寸法、材質などについては、本発明の作用効果を奏する範囲において、当業者の想到することができる範囲において適宜変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、上述したように、ＴＢＭ工法などにより構築される比較的小断面の坑道を通してズリを排出する高効率のシステムおよび方法を提供することができ、ＴＢＭ工法を含むトンネル掘削の効率を著しく改善することができる優れた発明である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】坑道を断面とし、本発明のズリ排出システムの最前端を示した図。
【図２】本発明で使用する支保部材を示した図。
【図３】本発明のベルトコンベア列を示した図。
【図４】本発明の最後尾ベルトコンベアおよび載置ベルトコンベアを含むベルトコンベア列を示した図。
【図５】本発明の載置ベルトコンベアを追加する工程を示した図。
【符号の説明】
【００２６】
１０…先進導坑
１２…車両
１４…コンベアローダ
１６…連続ベルトコンベア
１８…レール
２０…短尺ベルトコンベア
２２…駆動装置
２４…短尺ベルトコンベア
２６…支保部材
２６ａ…支保柱
２６ｂ…フレーム
２６ｃ…車輪
２６ｄ…上部牽引ビーム
２６ｅ…下部牽引ビーム
２６ｆ…横ぶれ防止部材
２８…短尺ベルトコンベア列
３０…作業者
３２…床面
３４…短尺ベルトコンベア
３４ａ、３４ｂ…突出部
３６…最後尾ベルトコンベア
３８…支持構造体
４０…ズリ
４２…コンベア送出部材
４４…載置ベルトコンベア
４４ａ…前部
４４ｂ…後部
４６…短尺ベルトコンベア
４８…坑口
５０…クレーン
５２…クレーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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